Радиотоксикология цезия. Радиоактивные элементы Цезий 137 влияние на организм

Це́зий-137 , известен также как радиоце́зий - радиоактивный нуклид химического элемента цезия с атомным номером 55 и массовым числом 137. Образуется преимущественно при делении ядер в ядерных реакторах и ядерном оружии .

Цезий-137 - один из главных компонентов радиоактивного загрязнения биосферы. Содержится в радиоактивных выпадениях, радиоактивных отходах, сбросах заводов, перерабатывающих отходы атомных электростанций. Интенсивно сорбируется почвой и донными отложениями; в воде находится преимущественно в виде ионов. Содержится в растениях и организме животных и человека. Коэффициент накопления 137 Cs наиболее высок у пресноводных водорослей и арктических наземных растений, особенно лишайников . В организме животных 137 Cs накапливается главным образом в мышцах и печени. Наибольший коэффициент накопления его отмечен у северных оленей и североамериканских водоплавающих птиц. Накапливается в грибах, ряд которых (маслята , моховики , свинушка , горькушка , польский гриб) считается «аккумуляторами» радиоцезия .

Образование и распад

Цезий-137 является дочерним продуктом β − -распада нуклида 137 Xe (период полураспада составляет 3,818(13) мин):

$\backslash mathrm\{\{\}^1\{\}^\{37\}\_\{54\}Xe\}\; \backslash rightarrow\; \backslash mathrm\{\{\}^1\{\}^\{37\}\_\{55\}Cs\}\; +\; e^-\; +\; \backslash bar\{\backslash nu\}\_e$. $\backslash mathrm\{\{\}^1\{\}^\{37\}\_\{55\}Cs\}\backslash rightarrow\backslash mathrm\{\{\}^1\{\}^\{37\}\_\{56\}Ba\}+\; e^-\; +\; \backslash bar\{\backslash nu\}\_e$.

Цезий-137 в окружающей среде

Выброс цезия-137 в окружающую среду происходит в основном в результате ядерных испытаний и аварий на предприятиях атомной энергетики .

Ядерные испытания

Радиационные аварии

• В целях глубинного зондирования земной коры по заказу министерства геологии произведён подземный ядерный взрыв 19 сентября 1971 г. около д. Галкино в Ивановской области. На 18 минуте после взрыва в метре от скважины с зарядом образовался фонтан из воды и грязи. В настоящее время мощность излучения составляет порядка 3 миллирентген в час, изотопы цезий-137 и стронций-90 продолжают выходить на поверхность.

Локальные заражения

Известны случаи загрязнения внешней среды в результате небрежного хранения источников цезия-137 для медицинских и технологических целей. Наиболее известным в этом отношении является инцидент в Гоянии , когда мародёрами из заброшенной больницы была похищена деталь из установки для радиотерапии, содержащая цезий-137. В течение более чем двух недель с порошкообразным цезием контактировали все новые люди, и никто из них не знал о связанной с ним опасности. Радиоактивному заражению подверглись приблизительно 250 человек, четверо из них умерли.

Биологическое действие

Внутрь живых организмов цезий-137 в основном проникает через органы дыхания и пищеварения. Хорошей защитной функцией обладает кожа (через неповреждённую поверхность кожи проникает только 0,007 % нанесённого препарата цезия, через обожжённую - 20 %; при нанесении препарата цезия на рану всасывание 50 % препарата наблюдается в течение первых 10 мин, 90 % всасывается только через 3 часа). Около 80 % попавшего в организм цезия накапливается в мышцах, 8 % - в скелете, оставшиеся 12 % распределяются равномерно по другим тканям .

Накопление цезия в органах и тканях происходит до определённого предела (при условии его постоянного поступления), при этом интенсивная фаза накопления сменяется равновесным состоянием, когда содержание цезия в организме остаётся постоянным. Время достижения равновесного состояния зависит от возраста и вида животных. Равновесное состояние у сельскохозяйственных животных наступает примерно через 10-30 дней, у человека приблизительно через 430 суток .

Цезий-137 выводится в основном через почки и кишечник . Через месяц после прекращения поступления цезия из организма выводится примерно 80 % введённого количества, однако при этом следует отметить, что в процессе выведения значительные количества цезия повторно всасываются в кровь в нижних отделах кишечника .

Биологический период полувыведения накопленного цезия-137 для человека принято считать равным 70 суткам (согласно данным Международной комиссии по радиологической защите) . Тем не менее, скорость выведения цезия зависит от многих факторов - физиологического состояния, питания и др. (например, приводятся данные о том, что период полувыведения для пяти облучённых человек существенно различался и составлял 124, 61, 54, 36 и 36 суток) .

При равномерном распределении цезия-137 в организме человека с удельной активностью 1 Бк/кг мощность поглощённой дозы , по данным различных авторов, варьирует от 2,14 до 3,16 мкГр/год .

При внешнем и внутреннем облучении биологическая эффективность цезия-137 практически одинакова (при сопоставимых поглощённых дозах). Вследствие относительно равномерного распределения этого нуклида в организме органы и ткани облучаются равномерно. Этому также способствует высокая проникающая способность гамма-излучения нуклида 137 Ba m , образующегося при распаде цезия-137: длина пробега гамма-квантов в мягких тканях человека достигает 12 см .

Развитие радиационных поражений у человека можно ожидать при поглощении дозы примерно в 2 Гр и более. Симптомы во многом схожи с острой лучевой болезнью при гамма-облучении: угнетённое состояние и слабость, диарея , снижение массы тела, внутренние кровоизлияния. Характерны типичные для острой лучевой болезни изменения в картине крови . Уровням поступления в 148, 370 и 740 МБк соответствуют лёгкая, средняя и тяжёлая степени поражения, однако лучевая реакция отмечается уже при единицах МБк .

Помощь при радиационном поражении цезием-137 должна быть направлена на выведение нуклида из организма и включает в себя дезактивацию кожных покровов, промывание желудка, назначение различных сорбентов (например, сернокислого бария , альгината натрия , полисурмина), а также рвотных, слабительных и мочегонных средств. Эффективным средством для уменьшения всасывания цезия в кишечнике является сорбент ферроцианид , который связывает нуклид в неусваиваемую форму. Кроме того, для ускорения выведения нуклида стимулируют естественные выделительные процессы, используют различные комплексообразователи (ДТПА , ЭДТА и др.) .

Получение

Из растворов, полученных при переработке радиоактивных отходов ядерных реакторов, 137 Cs извлекается методами соосаждения с гексацианоферратами железа, никеля, цинка или фторовольфраматом аммония. Используют также ионный обмен и экстракцию .

Применение

См. также

Напишите отзыв о статье "Цезий-137"

Ссылки

Примечания

1. G. Audi, A.H. Wapstra, and C. Thibault (2003). «». Nuclear Physics A 729 : 337-676. DOI :10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 . Bibcode : .
2. G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). «». Nuclear Physics A 729 : 3–128. DOI :10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . Bibcode : .
3. А. Г. Шишкин. (2003). - Радиоэкологические исследования грибов и дикорастущих ягод. Проверено 27 июля 2009. .
5. Василенко И. Я. // Природа. - 1999. - № 3 . - С. 70-76 .
10. . - 3 изд. - М .: Издательство «Наука», 1983. - С. 91-100. - 573 с. - 50 000 экз.

Отрывок, характеризующий Цезий-137

– Очень рад вас видеть, князь, – сказал он. – Минутку… обратился он к Магницкому, прерывая его рассказ. – У нас нынче уговор: обед удовольствия, и ни слова про дела. – И он опять обратился к рассказчику, и опять засмеялся.
Князь Андрей с удивлением и грустью разочарования слушал его смех и смотрел на смеющегося Сперанского. Это был не Сперанский, а другой человек, казалось князю Андрею. Всё, что прежде таинственно и привлекательно представлялось князю Андрею в Сперанском, вдруг стало ему ясно и непривлекательно.
За столом разговор ни на мгновение не умолкал и состоял как будто бы из собрания смешных анекдотов. Еще Магницкий не успел докончить своего рассказа, как уж кто то другой заявил свою готовность рассказать что то, что было еще смешнее. Анекдоты большею частью касались ежели не самого служебного мира, то лиц служебных. Казалось, что в этом обществе так окончательно было решено ничтожество этих лиц, что единственное отношение к ним могло быть только добродушно комическое. Сперанский рассказал, как на совете сегодняшнего утра на вопрос у глухого сановника о его мнении, сановник этот отвечал, что он того же мнения. Жерве рассказал целое дело о ревизии, замечательное по бессмыслице всех действующих лиц. Столыпин заикаясь вмешался в разговор и с горячностью начал говорить о злоупотреблениях прежнего порядка вещей, угрожая придать разговору серьезный характер. Магницкий стал трунить над горячностью Столыпина, Жерве вставил шутку и разговор принял опять прежнее, веселое направление.
Очевидно, Сперанский после трудов любил отдохнуть и повеселиться в приятельском кружке, и все его гости, понимая его желание, старались веселить его и сами веселиться. Но веселье это казалось князю Андрею тяжелым и невеселым. Тонкий звук голоса Сперанского неприятно поражал его, и неумолкавший смех своей фальшивой нотой почему то оскорблял чувство князя Андрея. Князь Андрей не смеялся и боялся, что он будет тяжел для этого общества. Но никто не замечал его несоответственности общему настроению. Всем было, казалось, очень весело.
Он несколько раз желал вступить в разговор, но всякий раз его слово выбрасывалось вон, как пробка из воды; и он не мог шутить с ними вместе.
Ничего не было дурного или неуместного в том, что они говорили, всё было остроумно и могло бы быть смешно; но чего то, того самого, что составляет соль веселья, не только не было, но они и не знали, что оно бывает.
После обеда дочь Сперанского с своей гувернанткой встали. Сперанский приласкал дочь своей белой рукой, и поцеловал ее. И этот жест показался неестественным князю Андрею.
Мужчины, по английски, остались за столом и за портвейном. В середине начавшегося разговора об испанских делах Наполеона, одобряя которые, все были одного и того же мнения, князь Андрей стал противоречить им. Сперанский улыбнулся и, очевидно желая отклонить разговор от принятого направления, рассказал анекдот, не имеющий отношения к разговору. На несколько мгновений все замолкли.
Посидев за столом, Сперанский закупорил бутылку с вином и сказав: «нынче хорошее винцо в сапожках ходит», отдал слуге и встал. Все встали и также шумно разговаривая пошли в гостиную. Сперанскому подали два конверта, привезенные курьером. Он взял их и прошел в кабинет. Как только он вышел, общее веселье замолкло и гости рассудительно и тихо стали переговариваться друг с другом.
– Ну, теперь декламация! – сказал Сперанский, выходя из кабинета. – Удивительный талант! – обратился он к князю Андрею. Магницкий тотчас же стал в позу и начал говорить французские шутливые стихи, сочиненные им на некоторых известных лиц Петербурга, и несколько раз был прерываем аплодисментами. Князь Андрей, по окончании стихов, подошел к Сперанскому, прощаясь с ним.
– Куда вы так рано? – сказал Сперанский.
– Я обещал на вечер…
Они помолчали. Князь Андрей смотрел близко в эти зеркальные, непропускающие к себе глаза и ему стало смешно, как он мог ждать чего нибудь от Сперанского и от всей своей деятельности, связанной с ним, и как мог он приписывать важность тому, что делал Сперанский. Этот аккуратный, невеселый смех долго не переставал звучать в ушах князя Андрея после того, как он уехал от Сперанского.
Вернувшись домой, князь Андрей стал вспоминать свою петербургскую жизнь за эти четыре месяца, как будто что то новое. Он вспоминал свои хлопоты, искательства, историю своего проекта военного устава, который был принят к сведению и о котором старались умолчать единственно потому, что другая работа, очень дурная, была уже сделана и представлена государю; вспомнил о заседаниях комитета, членом которого был Берг; вспомнил, как в этих заседаниях старательно и продолжительно обсуживалось всё касающееся формы и процесса заседаний комитета, и как старательно и кратко обходилось всё что касалось сущности дела. Он вспомнил о своей законодательной работе, о том, как он озабоченно переводил на русский язык статьи римского и французского свода, и ему стало совестно за себя. Потом он живо представил себе Богучарово, свои занятия в деревне, свою поездку в Рязань, вспомнил мужиков, Дрона старосту, и приложив к ним права лиц, которые он распределял по параграфам, ему стало удивительно, как он мог так долго заниматься такой праздной работой.

На другой день князь Андрей поехал с визитами в некоторые дома, где он еще не был, и в том числе к Ростовым, с которыми он возобновил знакомство на последнем бале. Кроме законов учтивости, по которым ему нужно было быть у Ростовых, князю Андрею хотелось видеть дома эту особенную, оживленную девушку, которая оставила ему приятное воспоминание.
Наташа одна из первых встретила его. Она была в домашнем синем платье, в котором она показалась князю Андрею еще лучше, чем в бальном. Она и всё семейство Ростовых приняли князя Андрея, как старого друга, просто и радушно. Всё семейство, которое строго судил прежде князь Андрей, теперь показалось ему составленным из прекрасных, простых и добрых людей. Гостеприимство и добродушие старого графа, особенно мило поразительное в Петербурге, было таково, что князь Андрей не мог отказаться от обеда. «Да, это добрые, славные люди, думал Болконский, разумеется, не понимающие ни на волос того сокровища, которое они имеют в Наташе; но добрые люди, которые составляют наилучший фон для того, чтобы на нем отделялась эта особенно поэтическая, переполненная жизни, прелестная девушка!»
Князь Андрей чувствовал в Наташе присутствие совершенно чуждого для него, особенного мира, преисполненного каких то неизвестных ему радостей, того чуждого мира, который еще тогда, в отрадненской аллее и на окне, в лунную ночь, так дразнил его. Теперь этот мир уже более не дразнил его, не был чуждый мир; но он сам, вступив в него, находил в нем новое для себя наслаждение.
После обеда Наташа, по просьбе князя Андрея, пошла к клавикордам и стала петь. Князь Андрей стоял у окна, разговаривая с дамами, и слушал ее. В середине фразы князь Андрей замолчал и почувствовал неожиданно, что к его горлу подступают слезы, возможность которых он не знал за собой. Он посмотрел на поющую Наташу, и в душе его произошло что то новое и счастливое. Он был счастлив и ему вместе с тем было грустно. Ему решительно не об чем было плакать, но он готов был плакать. О чем? О прежней любви? О маленькой княгине? О своих разочарованиях?… О своих надеждах на будущее?… Да и нет. Главное, о чем ему хотелось плакать, была вдруг живо сознанная им страшная противуположность между чем то бесконечно великим и неопределимым, бывшим в нем, и чем то узким и телесным, чем он был сам и даже была она. Эта противуположность томила и радовала его во время ее пения.
Только что Наташа кончила петь, она подошла к нему и спросила его, как ему нравится ее голос? Она спросила это и смутилась уже после того, как она это сказала, поняв, что этого не надо было спрашивать. Он улыбнулся, глядя на нее, и сказал, что ему нравится ее пение так же, как и всё, что она делает.
Князь Андрей поздно вечером уехал от Ростовых. Он лег спать по привычке ложиться, но увидал скоро, что он не может спать. Он то, зажжа свечку, сидел в постели, то вставал, то опять ложился, нисколько не тяготясь бессонницей: так радостно и ново ему было на душе, как будто он из душной комнаты вышел на вольный свет Божий. Ему и в голову не приходило, чтобы он был влюблен в Ростову; он не думал о ней; он только воображал ее себе, и вследствие этого вся жизнь его представлялась ему в новом свете. «Из чего я бьюсь, из чего я хлопочу в этой узкой, замкнутой рамке, когда жизнь, вся жизнь со всеми ее радостями открыта мне?» говорил он себе. И он в первый раз после долгого времени стал делать счастливые планы на будущее. Он решил сам собою, что ему надо заняться воспитанием своего сына, найдя ему воспитателя и поручив ему; потом надо выйти в отставку и ехать за границу, видеть Англию, Швейцарию, Италию. «Мне надо пользоваться своей свободой, пока так много в себе чувствую силы и молодости, говорил он сам себе. Пьер был прав, говоря, что надо верить в возможность счастия, чтобы быть счастливым, и я теперь верю в него. Оставим мертвым хоронить мертвых, а пока жив, надо жить и быть счастливым», думал он.

В одно утро полковник Адольф Берг, которого Пьер знал, как знал всех в Москве и Петербурге, в чистеньком с иголочки мундире, с припомаженными наперед височками, как носил государь Александр Павлович, приехал к нему.
– Я сейчас был у графини, вашей супруги, и был так несчастлив, что моя просьба не могла быть исполнена; надеюсь, что у вас, граф, я буду счастливее, – сказал он, улыбаясь.
– Что вам угодно, полковник? Я к вашим услугам.
– Я теперь, граф, уж совершенно устроился на новой квартире, – сообщил Берг, очевидно зная, что это слышать не могло не быть приятно; – и потому желал сделать так, маленький вечерок для моих и моей супруги знакомых. (Он еще приятнее улыбнулся.) Я хотел просить графиню и вас сделать мне честь пожаловать к нам на чашку чая и… на ужин.
– Только графиня Елена Васильевна, сочтя для себя унизительным общество каких то Бергов, могла иметь жестокость отказаться от такого приглашения. – Берг так ясно объяснил, почему он желает собрать у себя небольшое и хорошее общество, и почему это ему будет приятно, и почему он для карт и для чего нибудь дурного жалеет деньги, но для хорошего общества готов и понести расходы, что Пьер не мог отказаться и обещался быть.
– Только не поздно, граф, ежели смею просить, так без 10 ти минут в восемь, смею просить. Партию составим, генерал наш будет. Он очень добр ко мне. Поужинаем, граф. Так сделайте одолжение.
Противно своей привычке опаздывать, Пьер в этот день вместо восьми без 10 ти минут, приехал к Бергам в восемь часов без четверти.
Берги, припася, что нужно было для вечера, уже готовы были к приему гостей.
В новом, чистом, светлом, убранном бюстиками и картинками и новой мебелью, кабинете сидел Берг с женою. Берг, в новеньком, застегнутом мундире сидел возле жены, объясняя ей, что всегда можно и должно иметь знакомства людей, которые выше себя, потому что тогда только есть приятность от знакомств. – «Переймешь что нибудь, можешь попросить о чем нибудь. Вот посмотри, как я жил с первых чинов (Берг жизнь свою считал не годами, а высочайшими наградами). Мои товарищи теперь еще ничто, а я на ваканции полкового командира, я имею счастье быть вашим мужем (он встал и поцеловал руку Веры, но по пути к ней отогнул угол заворотившегося ковра). И чем я приобрел всё это? Главное умением выбирать свои знакомства. Само собой разумеется, что надо быть добродетельным и аккуратным».
Берг улыбнулся с сознанием своего превосходства над слабой женщиной и замолчал, подумав, что всё таки эта милая жена его есть слабая женщина, которая не может постигнуть всего того, что составляет достоинство мужчины, – ein Mann zu sein [быть мужчиной]. Вера в то же время также улыбнулась с сознанием своего превосходства над добродетельным, хорошим мужем, но который всё таки ошибочно, как и все мужчины, по понятию Веры, понимал жизнь. Берг, судя по своей жене, считал всех женщин слабыми и глупыми. Вера, судя по одному своему мужу и распространяя это замечание, полагала, что все мужчины приписывают только себе разум, а вместе с тем ничего не понимают, горды и эгоисты.

В первые дни после Чернобыльской аварии самая большая опасность для населения исходила от быстро распадающегося изотопа йода-131.

В первые десятилетия после Чернобыля самой большой угрозой был цезий-137. Этого изотопа выпало больше всего, но период его полураспада - 30 лет.

С течением времени наиболее опасным последствием аварии на ЧАЭС становится америций-241 - продукт распада плутония-241. Опасность америция в том, что его количество со временем лишь возрастает. Его период полураспада огромный - 433 года. И он - источник альфа-излучения, а это смертельная угроза для живого организма.

Плутоний - элемент тяжелый. Поэтому выпадал он лишь на территории Чернобыльской зоны и вокруг нее. От плутония уберечься легко: главное, соблюдать правила личной гигиены и хозяйственной деятельности.

Вообще, радиация не мистика, а результат химических процессов. И относиться к ней надо по-научному, тогда можно и жить спокойно. О воздействии радиоактивных изотопов «Нашей Ниве» рассказал физик Валерий Гурачевский.

Прошло 30 лет после Чернобыльской катастрофы. Это не просто очередная круглая дата, но и время полураспада основных радиоактивных изотопов, которыми после взрыва была загрязнена территория Беларуси - цезия-137 и стронция-90. Из названных изотопов в результате распада образуются новые вещества. Насколько они опасны?

Валерий Гурачевский: Завершился период полураспада - это означает, что половина всех данного вида радионуклидов превратилась в стабильные нуклиды, которые уже не излучают. Еще через 30 лет распадется половина от того объема, что остался, потом - еще половина… Чтобы весь выпавший в результате Чернобыльской аварии объем цезия и стронция уменьшился в 1024 раза, нужно 10 периодов полураспада - триста лет. Так что эта история будет тянуться еще долго.

Карта загрязнения территорий цезием-137 после Чернобыльской аварии в 1986 г.

Карта загрязнения цезием-137 в 2015 г.

Карта ипрогнозируемого загрязнения территорий цезием-137 на 2026 г. и 2046 г.

Из радиоактивного стронция-90 в результате распада образуется иттрий-90, а потом уже стабильный металл цирконий. Опасен ли иттрий?

ВГ: Да, иттрий-90 также радиоактивный. Стронций, распадаясь, выделяет бета-частицу, получается иттрий. Иттрий, в свою очередь, также излучает бета-частицу.

Но иттрий имеет очень короткий период полураспада - 64 часа, при расчете опасности по стронцию автоматически учитывают и иттрий. Сколько было стронция - столько будет и иттрия. Накопления не происходит. Но бета-излучение иттрия опаснее, чем излучение стронция, для живых организмов, и фактически, когда мы говорим об опасности стронция, это не совсем верно. Подразумевается иттрий.

Карта загрязнения территорий стронцием-90 и изотопами плутония в 2015 г.

Организм принимает цезий и стронций за калий и кальций

- Каково их воздействие на живые организмы?

ВГ: Стронций находится в одном столбце таблицы Менделеева с кальцием. И живые организмы определяют их как элементы со схожими свойствами: эти вещества накапливаются в костях, в отличие от цезия-137, который (как и калий) накапливается в мягких тканях. А природа предусмотрела отличный способ выведения шлаков из мягких тканей организма - мочеполовая система. Есть такое понятие - период полувыведения из организма. Для цезия это - пара месяцев. Значит, за год он почти полностью из организма выводится.

А для костей такую систему природа не предусмотрела. Поэтому накопленное в них почти никак не выводится. Бета-излучение накопленного в костях стронция воздействует на красный костный мозг - кроветворный орган. При больших дозах накопленный в организме стронций может вызвать рак крови. Но, повторяю, речь идет об очень больших дозах. Такие дозы не получил никто из населения, лишь небольшое число ликвидаторов.

- А как стронций попадает в организм?

ВГ: Радионуклиды, стронций в частности, попадают в организм через пищу, с водой, молоком.

- Где в Беларуси можно проверить продукты питания на содержание радионуклидов?

ВГ: В Беларуси более 800 лабораторий занимаются радиационным контролем пищевой продукции. Практически на любом предприятии, которое занимается пищевым производством, есть пункт радиационного контроля. Пункты радиационного контроля существуют в системе Минздрава (санитарно-эпидемиологические учреждения), на крупных рынках.

- Накопленный в костях стронций ведет себя так же, как в природе? Распадается в иттрий, а затем в цирконий?

ВГ: Да, но концентрация этого вещества в организме микроскопическая.

Период полураспада - 432 года

В последнее время стали говорить о новом радиационном изотопе - америции, который образуется в результате распада радиоактивного плутония. Но сначала задам вопрос о плутонии: где его больше всего выпало после Чернобыльской аварии?

ВГ: Цезий и стронций - осколки деления ядер урана. Но, помимо осколков в реакторе, образуются ядра трансурановых элементов, потяжелее урана. Преобладающую роль играют четыре их вида: плутон-238, плутон-239, плутон-240 и плутон-241. Они образуюся в недрах реактора и были выброшены в атмосферу после аварии. Это тяжелые вещества: 97% их выпало в радиусе примерно 30 километров вокруг Чернобыля. Это отселенная зона, куда человеку попасть не так-то просто. Три из этих изотопов - 238, 239 и 240 - имеют альфа- излучение. По силе своего воздействия на живые организмы альфа-излучение в 20 раз опаснее, чем бета- и гамма-излучения.

Но вот парадокс: плутоний-241 имеет бета-излучение. Казалось бы, вреда от него меньше. Но именно он во время распада превращается в америций-241 - источник альфа-излучения. Период полураспада плутония-241 - 14 лет. То есть, два периода уже прошло, и три четверти выпавшего вещества превратилось в америций.

Плутония-241 во время аварии на ЧАЭС выпало больше всего - это связано с техническими характеристиками реактора. И вот теперь он превращается в америций-241. Ранее в 30-километровой зоне вокруг реактора и за ее пределами америция не было, а теперь он появляется. Его содержание возрастает и за пределами 30-километровой зоны, где трансураны были, но в количествах не превышающих допустимый уровень. И теперь нужно следить, превысит ли содержание америция допустимый уровень или нет.

Допустимый уровень

- А какой допустимый уровень?

ВГ: Законодательство америций-241 пока не учитывает, и точные допустимые нормы его содержания в природе не определены. Но они должны быть примерно такие, как и для других изотопов с альфа-излучением. И сейчас мы наблюдаем тревожную ситуацию: в зонах, расположенных близко от реактора, растет уровень альфа-излучения и возрастают размеры этих зон. Прогноз - к 2060 году америция там станет вдвое больше, чем сейчас там насчитывается всех изотопов плутония вместе взятых. А период полураспада америция - 432 года. Так что эта проблема на долгие-долгие годы.

От облучения снаружи защитит одежда

- В интернете пишут, что у излучения америция очень высокая проникающая способность.

ВГ: Проникающая способность альфа-излучения мизерная. Но при условии, что радиация воздействует на организм снаружи. От такого облучения можно укрыться листом бумаги - и бумага вбирает в себя альфа-излучение. Для человека роль такой бумаги выполняет ороговевший верхний слой кожи. Да и одежду надо учесть - ведь никто голый по зоне не бегает. Но есть еще облучение внутреннее - в случае, если источник альфа-излучения попадает в организм. С пищей, например. И оно уже опасное, так как изнутри организму нечем от него защититься. 80-90% полученных населением доз облучения сегодня, а также связанных с радиацией заболеваний, - результат внутреннего облучения.

- В каких органах накапливается америций?

ВГ: В костях, как и стронций. Это опасный радионуклид. Но, повторяю, в панику впадать не стоит. Нужно проводить исследования, измерения.

Правда ли, что америций имеет большую летучесть по сравнению с исходным плутонием и поэтому ему проще «захватывать» новые территории?

ВГ: Летучесть приблизительно такая же. Возможно, он имеет большую, чем плутоний способность переходить из почвы в растения, но это еще надо проверять.

Радикальный прогноз: вплоть до отселения части Речицкого района

- Ведутся ли исследования содержания америций в почве, его распространения?

ВГ: Да. Этим занимается Центр радиационного контроля и мониторинга окружающей среды Министерства природы, Полесский государственный радиационный заповедник - он имеет прекрасную лабораторию, благодаря нашим западным партнерам. Также соответствующим оборудованием располагают Гомельский институт радиобиологии и Институт радиологии МЧС.

Но простой фермер или председатель колхоза, сможет ли он в ближайшей из тех 800 лабораторий радиационного контроля проверить свою продукцию на содержание америция?

ВГ: Выявление америция возможно только в лабораториях с радиохимическим оборудованием. Это длительное и дорогостоящее исследование. Но, если кто-то обратится в указанные выше институции, думаю, там им помогут. В большинстве из названных 800 лабораторий можно определить уровень цезия-137 и калия-40. На стронций исследования делают не везде.

- Какие территории Беларуси заражены (или могут быть в последующие годы заражены) америцием?

ВГ: В отношении этого ученые спорят. Некоторые считают, что ситуация очень серьезная, и даже часть Речицкого района может попасть в зону заражения.

- И какие меры можно предпринимать, чтобы уберечься?

ВГ: Повторяю, это только версия. Но в крайнем случае никакие меры не помогут. Только контроль. И, если ситуация будет складываться так, как прогнозируют упомянутые ученые, - вплоть до отселения.

Основные радионуклиды в аварийном выбросе

Из книги В.Гурачевского «Введение в атомную энергетику. Чернобыльская авария и ее последствия».

Валерий Гурачевский. Кандидат физико-математических наук, доцент. Один из инициаторов создания и руководитель Центра по радиологии и качеству продуктов в АПК при Белорусском государственном агротехническом университете. Автор более 100 научных публикаций, нескольких книг - в т.ч. книги «Введение в атомную энергетику. Чернобыльская авария и ее последствия».

В Полесском радиационном заповеднике америций обнаружили в организмах диких кабанов, потому что кабаны роют землю и едят корнеплоды с землей

О том, как изучают уровень содержания америция в почве, «НН» рассказал Вячеслав Забродский, заведующий лабораторией Полесского государственного радиационно-экологического заповедника. Лаборатория имеет американские альфа- и гамма-спектрометры фирмы Canberra, с помощью которых можно исследовать содержание америция и других радиоактивных изотопов в почве и продуктах питания.

Вячеслав Забродский рядом с гамма-спектрометром

Определение уровня гамма-излучения в пробах почвы и донных отложений, рассказал Вячеслав Забродский, это не дорогостоящий процесс. Однако альфа-спектрометрия требует в тысячу раз более точных измерений. Процесс занимает около семи дней и требует дорогостоящих реактивов - анализ одной пробы может стоить сумму около двух миллионов рублей. На вопрос, может ли фермер, который хочет проверить свою продукцию или почву, обратиться в лабораторию, заведующий ответил положительно. Правда, отметил он, никто пока еще не обращался.

В любой точке заповедника небольшое количество америция в почве присутствует, говорит Забродский. Может он быть и в прилегающих районах. Ученый отмечает, что как последствие ядерных испытаний америций есть в любой точке земного шара. В меньшей концентрации, конечно.

Если америций содержится в почве, почему же не меняется законодательная база, не определены нормы его содержания? Возможно, потому не торопятся, отмечает Забродский, что америций имеет достаточно низкий коэффициент перехода в живые организмы. Связано это с тем, что, например, цезий и стронций - это радиационные аналоги калия и кальция, элементов, которые являются основой биологической жизни. А америций и плутоний, из которого он образуется, воспринимаются организмом как чужеродные элементы. И остаются, таким образом, в почве и в растения не переходят.

И все же для попадания в человеческий организм этот радиоактивный лежебока шансы имеет. Например, через организмы тех, в чей рацион входит почва.

«Мы проводили исследования на диких кабанах, - говорит Забродский. - Почва составляет 2% их рациона. Америций, плутоний мы обнаружили даже в их мышечной ткани. На минимуме возможности обнаружения, но нашли».

Могут ли эти изотопы попасть в организм с дымом?

Маловероятно, отмечает Забродский. «Когда были пожары в Хойниках, мы собирали пробы частиц дыма, сажи. Цезий, стронций в них был, но плутоний, америций - нет, поскольку его нет в древесине».

Радиационная обстановка на территории Полесского радиационно-экологического заповедника

Дмитрий Павлов: Весь плутоний выпал на закрытой территории

«Законодательство менять можно и нужно, - говорит начальник управления реабилитации пострадавших территорий Департамента по ликвидации последствий Чернобыльской АЭС Дмитрий Павлов. - Но сначала нужно оценить целесообразность. У нас весь плутоний выпал на закрытой территории, в заповеднике, куда мы не пускаем ни туристов, ни пешие группы. Зачем нормы, применяемые к этой территории, распространять на всю страну?

Да, в заповеднике есть проблема: ядерное топливо во время взрыва выпало в виде дисперсных частиц. И можно подцепить эту частицу на обувь и перенести в любую сторону. Поэтому бывает ситуация, когда в одной точке радиационный фон нормальный, а через пять метров - превышешение в сотни раз».

Но проблема с америцием, считает Павлов, раздувается искусственно: «Никто почему-то не сопоставляет территории распространения америция и самоочищения почв от цезия и стронция - посмотрите, какая там будет разница в площадях. Украина и Россия завидуют нам, ведь мы не бросили эти территории. Мы не имеем столько земли, сколько в России, чтобы можно было их бросить. Там люди живут, работают. Как можно получать там чистые продукты? Например, вносятся удобрения, они подменяют собой имеющийся в почве цезий».

Карта радиационной обстановки в Гомельской области в 2015 году.

Карта радиационной обстановки в Брестской области в 2015 году.

Как измеряется уровень стронция в молоке

Также Дмитрий Павлов согласился прокомментировать громкое дело с молоком, взятым на пробу на белорусской ферме в 45 км от Чернобыля. В том молоке, по мнению журналистов Associated Press, было выявлено десятикратное превышение содержания стронция-90.

Исследование того молока, объяснил Дмитрий Павлов, осуществлялось на устройстве MKС-АТ1315 производства белорусского предприятия «Атомтех». Для определения содержания каждого из радиоактивных изотопов требуется особенным образом готовить пробу. Простейший анализ - на цезий-137. Для него достаточно литра жидкого молока, времени на такой анализ требуется 30 минут.

Анализ на стронций требует специальной подготовки пробы. Во-первых, молока должна быть не менее трех литров. Сначала его выпаривают в течение пяти дней, пропускают через специальный фильтр. Потом сухое вещество, остающееся на фильтре, сжигают. И из трех литров молока выходит пара десятков граммов сожженного вещества. В нем-то устройство и определяет уровень содержания стронция, а потом с помощью расчетных таблиц рассчитывается содержание радионуклида в исходных трех литрах молока.

Анализ на стронций тогда даже не проводился, но в протоколе измерений, который получили на руки журналисты, устройство автоматически выдало цифры по всем возможным на нем измерениям. По стронцию-90 и калия-40 это цифры произвольные, совершенно случайные, объясняет Дмитрий Павлов.

Америций - 95-й элемент таблицы Менделеева. Синтезирован в 1944 году в Чикаго. Назван в честь Америки подобно тому, как ранее выявленный элемент с похожей внешней электронной оболочкой был назван в честь Европы.

Мягкий металл, светится в темноте за счет собственного альфа-излучения. Изотоп америций-241 накапливается в выработанном оружейном плутонии - этим обусловлено наличие альфа-излучения в ядерных отходах. Период полураспада америция-241 - 432,2 года.

Схема электронных оболочек атома америция.

Провести анализ на содержание америция можно только в лабораториях с радиохимическим оборудованием. Этим занимаются Центр радиационного контроля и мониторинга окружающей среды Министерства природы, Полесский государственный радиационный заповедник, Гомельский институт радиобиологии и Институт радиологии МЧС.

Подготовил Андрей Скурко

Цезий-137 - гамма-излучатель с периодом полураспада около 30 лет, до 80% гамма-квантов его имеют энергию 0,662 Мэв. 1 кюри Cs137 эквивалентно 0,42 г Ra.

Помимо указанной сферы применения цезия, напомним о его присутствии среди продуктов распада в осадках ядерных взрывов, что имеет значение для определенных групп населения, а также в выпадениях технологических выбросов при некоторых аварийных ситуациях (Anderson, Mithinen; цит. по: Eisenbud, 1966; Ю. И. Москалев и Л. А. Булдаков, 1968). Предельно допустимое содержание Cs137 во всем организме составляет 30 мккюри. Изотоп быстро и почти полностью всасывается из желудочно-кишечного тракта и легких и в известной мере независимо от путей поступления относительно равномерно распределяется в организме. Преимущественно концентрируется в мышечной ткани (до 50 %), а позднее - в печени и почках, задержка в скелете невелика - менее 5%. Эффективный период полувыведения у человека колеблется от 51 до 150 дней и принимается в среднем равным 140 дням. Концентрация Cs137 в клетках возрастает постепенно и градиент ее очень высок, поэтому со временем концентрация содержания изотопа в органах становится выше, чем в крови.

Согласно данным Ю. И. Москалева и Л. А. Булдакова (1968), содержание цезия в различных группах мышц зависит от величины производимой ими работы (наибольшее в сердечной мышце), что, по-видимому, связано с интенсивным кровоснабжением мышц в момент деятельности. Экскреция цезия так же, как и его распределение, мало зависит от путей поступления и происходит преимущественно (до 3/5) с мочой и в меньшей мере (около 2/5) с калом, по данным годичного наблюдения за больным Stewart (1958).

Величина ежедневной экскреции по отношению к находящемуся в организме количеству изотопа изменяется сравнительно мало и колеблется у человека в узких пределах - 0,55-0,7% в день (Rundo, 1967; Rosental, 1961). Помимо прямого измерения цезия в организме, идентифицированного по характерному спектру на тотальном гамма-счетчике, возможно и расчетное определение его содержания по уровню активности выделений. Накопление цезия в организме человека хорошо коррелирует с уровнем его содержания во внешней среде (в результате испытания ядерного оружия). Концентрация цезия в организме более четко зависит от изменения радиоактивности внешней среды, чем содержание стронция (А. А. Моисеев и др., 1964).

При сравнении накопления цезия и калия обнаруживается предпочтительная (в 3 раза большая) концентрация в организме калия. Ускорение выведения цезия достигается методом изотопного разбавления (путем создания избытка калия в диете и интенсификации водного обмена), что используется при лечении отравлений цезием.

В соответствии с характером распределения цезия у пострадавших при достижении определенной дозы могут быть обнаружены вначале общие реакции (в системе крови, неврологическом статусе), сочетающиеся к дальнейшем с признаками изменения функции критических органов, т. е. мышц и печени. К последним могут быть отнесены сдвиги показателей электромиограммы, электрокардиограммы, энергетического обмена мышц, некоторых ферментных систем мышц и печени. Клинические проявления реакции человека в диапазоне от долей предельно допустимых для профессионального контакта доз до 4 мккюри на весь организм изучены достаточно подробно и представлены рядом публикаций, в том числе и отечественных (М. Н. Фатеева, В. С. Климов, А. И. Понизовская, Н. И. Горбаренко, В. В. Соколов, М. И. Смирнова, 1960; В. И. Кирюшкин и др., 1963; Л. М. Омельяненко и др., 1965; И. С. Глазунов, А. А. Графов, В. А. Иванов, 1969, и др.).

Напомним, что при поступлении хорошо растворимого соединения доза 100 бэр в год как раз и создается наличием в организме 4,4 мкюри цезия. Если соединение цезия с носителем является слаборастворимым, то увеличивается облучение кишечника, а средняя доза общего облучения уменьшается примерно в 5 раз.

Для иллюстрации характерных черт клинического синдрома при воздействии цезия приводим описание нескольких случаев.

Больной Ч., 34 лет, радиотехник, наблюдался в радиологическом отделении Института гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР (Наблюдение М. Н. Фатеевой и др. (1960).) по поводу перенесенного подострого лучевого заболевания от воздействия цезия в течение З,5 лет.

В день происшествия пациент выпил некоторое количество спирта, содержавшего 4 мкюри Cs137. Это создало суммарную дозу общего облучения в год ~100 бэр, из них около 30 бэр за первые 2 месяца. Динамика показателей весьма несовершенной в тот период радиометрии была все же довольно закономерной для данного изотопа. Так, вначале, через 2,5 и 6 месяцев интенсивность внешнего излучения непосредственно у тела составляла соответственно 20 и 2 мр/час (дозиметр «Севан»), Активность мочи за те же сроки снизилась с 30-40 до 4,4 мккюри за сутки. Всего за первые 2,5 месяца с мочой выделилось около 0,723 мкюри изотопа. Активпость кала за 1-1,5 месяца снизилась с 90 до 1 мккюри в сутки. Через полгода с момента поступления изотопа общее содержание его в организме не превышало 1 мкюри, что удовлетворительно соответствовало константе выведения (Т1/2биол.~ 100 дней). Отчетливая первичная реакция отсутствовала.

При поступлении в клинику на 4-й день после приема цезия жалоб не предъявлял.

При объективном обследовании нерезкие отклонения были отмечены со стороны желудочно-кишечного тракта: язык обложен, сухой, аппетит понижен. При неврологическом осмотре отмечаются нистагмоидные подергивания глазных яблок при крайнем отведении глаз, тремор пальцев рук, легкая гипестезия кожи рук и гиперестезия стоп.

Некоторые симптомы следует, по-видимому, отнести в большей мере к проявлениям хронического алкоголизма, так как больной уже в течение 5 лет злоупотреблял алкоголем.

Первые 2,5 недели от момента поступления изотопа в организм самочувствие больного было хорошим, затем состояние легкого возбуждения и эйфории сменилось апатией, слабостью, повышенной утомляемостью. На третьей неделе появилась головная боль, головокружение, сон стал беспокойным, с неприятными сновидениями. Аппетит ухудшился, появились тошнота, изредка рвота, боли в эпигастральной области, неустойчивый стул. К концу 2-го месяца стал пальпироваться мягкий, безболезненный край печени, выходящий из-под края реберной дуги на 1 см. Отмечалась болезненность при пальпации кишечника. Пульс оставался лабильным, несколько учащенным (от 70 до 100 ударов в минуту), артериальное давление неустойчивое, чаще с тенденцией к понижению (120/50-80/60 мм рт. ст.); появились жалобы на сердцебиение и боли в области сердца; объективно при этом определялось приглушение сердечных тонов. ЭКГ, проведенная в эти же сроки (3-я неделя), не показала существенных изменений по сравнению с данными исследования на 5-й день после поступления изотопа. Сохранились косо опущенные интервалы S-ТII-III, переходящие в сниженные зубцы ТII-III (А. И. Сайтанов).

На 3-4-й неделе больного стали беспокоить боли в голенях и локтевых суставах. Была отмечена некоторая динамика неврологических симптомов, выражавшаяся в снижении и неравномерности сухожильных (ниже слева) и брюшных рефлексов, в изменении порога болевой, вибрационной чувствительности и мышечного тонуса. Периодически появлялись резкие мышечные боли в конечностях. Увеличилась лабильность вазомоторных реакций, потливость. Дермографизм стал более стойким, усилился тремор пальцев рук. На протяжении первых 4 месяцев картина крови характеризовалась наклонностью к умеренному лейкоцитозу (до 11 500 в 1 мм 3) без заметных сдвигов в формуле нейтрофилов: э. 1-6%, п. 1-10%, с. 52-65%, лимф. 16-33%. К началу 5-го месяца умеренный лейкоцитоз сменился нормализацией числа лейкоцитов также без существенных изменений в формуле. Количество эритроцитов и тромбоцитов за это время колебалось в пределах нормы (изредка умеренно снижено число тромбоцитов - до 170 000 в 1 мм 3); наблюдался периодически нерезкий ретикулоцитоз (до 15‰). Показатели свертываемости крови были нормальными. Костный мозг на 4-й день заболевания характеризовался незначительным увеличением количества ретикулярных и плазматических клеток (8,5 и 4%), увеличением числа ядер нейтрофилов с хроматинолизом и кариолизом, несколько увеличенным количеством распадающихся клеток.

Обращало на себя внимание преходящее небольшое увеличение аз-глобулиновых фракций и повышение содержания аминоазота крови, что позволяло авторам публикации предполагать некоторое усиление процессов деструкции, происходящее в это время в организме.

При последующей госпитализации (через 5,5-7,5 и 11 месяцев, 1-2 и 3,5 года от поступления изотопа в организм больного) заметного прогрессирования клинических явлений отмечено не было, за исключением некоторой динамики в неврологическом статусе. Через год был выявлен легкий систолический шум на верхушке сердца. Однако в те же сроки отмечалось дальнейшее улучшение биоэлектрических процессов в миокарде и постепенная полная нормализация ЭКГ показателей. Пульс и артериальное давление на протяжении всех этих лет оставались лабильными и колебались соответственно в пределах 66-118 ударов в минуту и 80/55-135/70 мм рт. ст. Следует отметить, что больной не прекращал употреблять алкоголь, однако несколько в меньшей степени, чем раньше. Сохранялась болезненность живота при пальпации в эпигастральной области и по ходу толстого кишечника. Периодически усиливались диспепсические явления, иногда оканчивающиеся приступами спазматических болей. Печень выступала из-под края реберной дуги на £ см, при пальпации стала более болезненной и плотноватой. Выявлена известная динамика секреторных показателей желудочного сока с нестойким снижением общей и свободной кислотности. Функция почек на протяжении всего периода наблюдения оставалась без изменений: удельный вес мочи колебался в пределах 1010-1022; следы белка были найдены только трижды, на 5-й день, через 2 и 3 месяца после поступления изотопа; при микроскопии осадка мочи патологических элементов найдено не было.

Больного продолжали беспокоить головные боли, головокружения, плохой сон со сновидениями, снижение памяти, повышенная раздражительность. Еще более (неравномерно) снизились коленные и ахилловы рефлексы, понизился тонус мышц нижних конечностей. Изменения болевой чувствительности на протяжении наблюдения характеризовались значительным ее повышением в сроки 3-4 месяца с последующей нормализацией к 8-му месяцу и вновь заметным обострением (резкое снижение порога) на 2-м году наблюдения.

Колебания показателей крови за все это время не выходили за пределы нормы: число лейкоцитов было 5000-6700 в 1 мм 3 , лимф. 22-32%, э. 1-6%, п. 6-8%, с. 53-60%; эр. 4 210 000-4 670 000 в 1 мм 3 ; тромбоцитов не ниже 190 000, чаще более 230 000 в 1 мм 3 . Количество ретикулоцитов колебалось в различные периоды наблюдения от 5 до 12 ‰.

Биохимические показатели крови и мочи оставались нормальными.

При обследовании больного через 3,5 года не удалось отметить существенных нарушений в деятельности основных критических для Cs137 органов и систем. Незначительные сдвиги в сердечно-сосудистой системе характеризовались по-прежнему преимущественными нервно-регуляторными расстройствами в сердечной деятельности и периферического кровообращения (онемение ног, боли в костях, головная боль, лабильность пульса и артериального давления, замедление кровотока в сосудах конечностей). Сохранялись некоторое приглушение сердечных тонов, систолический шум на верхушке, диффузные изменения в миокарде, аналогичные описанным ранее, инверсия линии S-Т в стандартных отведениях и снижение зубца ТIII. Печень выступала из-под края реберной дуги на 3 см, была болезненна при пальпации; сохранялся выраженный диспепсический синдром: тошнота, изредка рвота, изжога, резкие боли в животе, периодическое нарушение стула.

Ухудшения, как правило, провоцировались погрешностями в диете или приемом небольших количеств алкоголя. В психоневрологическом статусе отмечалось преимущественно наличие признаков типичного астено-вегетативного синдрома с незначительными явлениями вегетативного полиневрита, вызванного, по-видимому, систематическим употреблением алкоголя (неравномерно сниженные ахилловы s

Таким образом, больной Ч. перенес очень легкую подострую форму лучевой болезни, обусловленную воздействием Cs137, с преимущественными изменениями в начальном периоде со стороны желудочно-кишечного тракта, нервной и мышечной системы, без признаков существенного поражения печени и почек.

Период отдаленных последствий характеризовался незначительно нарастающими изменениями в сердечно-сосудистой системе, прогрессирующим увеличением печени; нестойкими астено-невротическими явлениями и отдельными признаками поражения периферической нервной системы. На всем протяжении функции печени и почек существенно не изменились.

Заболевание на протяжении всего периода наблюдения было отягчено хроническим алкоголизмом, что, по-видимому, явилось причиной ряда симптомов со стороны нервной и сердечно-сосудистой системы и желудочно-кишечного тракта. К ним следует отнести изменения со стороны периферических нервов, а возможно и увеличение печени без признаков существенного нарушения ее функции.

Несмотря на поступление в организм значительных количеств цезия, более чем в 100 раз превышавших принятую для профессионального контакта предельно допустимую величину, не развилось очерченного клинического синдрома поражения. Однако могли быть отмечены некоторые характерные проявления реакции подострого типа: нарастание астенизации и нарушения нервно-сосудистой регуляции в сроки, когда доза общего облучения приближалась к 30-40 бэр (1-2 месяца от момента облучения); появление слабо выраженных расстройств деятельности кишечника - на 3-4-й неделе, т. е. в сроки, соответствующие максимальной экскреции изотопа из организма с калом, четко выраженного синдрома нервно-сосудистых нарушений с преимущественной локализацией в мышцах через 2-3 месяца после поступления изотопа, когда его рециркуляция через них была наибольшей, слабо выраженных и сравнительно поздно констатируемых признаков изменения функции печени с учетом известной неполноты биохимических исследований и возможного влияния на эти показания хронического алкоголизма.

В отличие от данных Л. М. Омельяненко с соавторами (1963), а также некоторых других публикаций и в полном соответствии с краткими клиническими сведениями о пациентах, приведенными в материалах симпозиума Assesment Radioactivity in Man (Вена, 1963), не отмечалось существенных сдвигов в картине крови и костного мозга, что соответствует весьма низким дозам облучения кости и костного мозга. Несмотря на наличие ряда отягчающих моментов в анамнезе больного, мы сочли целесообразным привести данное наблюдение, а также попытаться проанализировать критически факты, изложенные в первичной публикации по данному случаю (М. Н. Фатеева и др., 1960).

К сожалению, рассмотренный случай отличается неполной дозиметрической характеристикой, а также отсутствием материалов целенаправленного исследования критических органов и структур (мышечной ткани, более тонких и адекватных функциональных проб печени), что возможно способствовало бы более полной его клинической характеристике.

Некоторые детали клинического синдрома при обследовании группы лиц, подвергавшихся воздействию более низких уровней облучения от поступления цезия в количестве 300-500 мккюри, были отмечены нашими сотрудниками Г. И. Кирсановой, А, В. Барабановой и Э. Н. Садчиковой в процессе изучения сдвигов в деятельности мышечной системы: увеличение содержания аминофераз в крови, сдвиги в креатин-креатининовом обмене, закономерные при динамическом наблюдении изменения в биоэлектрической активности мышц.

Отчетливые нарушения нервно-сосудистой регуляции, в том числе и мозгового кровообращения, были отмечены И. С. Глазуновым с соавторами (1969). Доза общего облучения больного за счет поступившего цезия составила за первые дни 15-20 рад, а к концу 3-го месяца - около 100 рад. Слабее клинический синдром был очерчен в диапазоне совсем малых доз (всего в 2-3 раза превышавших допустимые) в 5 случаях, описанных В. И. Кирюшкиным с соавторами (1962). Проявления типичной лучевой болезни не сформировались ни в одном случае при наблюдении за больными в течение 1,5 лет.

Немногие сдвиги, выявленные при поступлении цезия в количестве 4-5 мкюри, свидетельствуют об определенных клинических возможностях диагностики поражения указанным изотопом. Сравнительно раннее возникновение реакций со стороны ряда органов и систем обусловлено тем, что распределение цезия приближается к субтотальному, подобно тому, как это имеет место в случае внешнего общего неравномерного облучения. С другой стороны, известная избирательность накопления изотопа в мышцах и печени позволяет в широком диапазоне доз зарегистрировать в первую очередь реакцию критических органов, доза облучения которых очевидно превышает среднюю для всего организма.

Отсутствие изменений в гранулоцитарном ростке костного мозга типично для сравнительно небольшого уровня лучевых нагрузок на кроветворную ткань во всех приведенных наблюдениях.

Наличие незначительных изменений красной крови (ретикулоцитоз и снижение осмотической резистентности эритроцитов - в наблюдениях В. И. Кирюшкина) остается неясным. Несмотря на избирательную концентрацию цезия в эритроцитах по сравнению с плазмой (по данным В. Ф. Хохрякова, превышающую таковую в 6-7 раз), учитывая небольшое количество Cs137, указанные изменения красной крови трудно отнести на счет его непосредственного воздействия на эритроциты.

Наш мир сегодня озабочен вопросами загрязнения окружающей среды. И это понятно - состав воздуха, которым мы дышим, и пища, которую мы употребляем, уже давно перестала быть экологически чистой. С момента первого испытания ядерного оружия (1945 год) наша планета загрязнена различными радионуклидами с антропогенными свойствами. И один из них - цезий-137. Период полураспада его огромен, а воздействие на человеческий организм разнообразно. Об этом и многом другом расскажем в данной статье.

Один из множества

Цезий в периодической таблице Дмитрия Менделеева относится к главной подгруппе первой группы шестого периода и имеет атомный номер 55. Химический символ элемента - Cs (Caesium), и свое название он получил благодаря наличию в спектре относительной интенсивности электромагнитного излучения двух синих линий (от латинского слова caesius, что означает "небесно-голубой").

Как простое вещество цезий представляет собой мягкий серебристо-желтый металл с выраженными щелочными особенностями.

Открыли этот элемент в 1860 году два ученых из Германии Р. Бунзен и Г. Кирхгоф. Они использовали метод спектрального анализа, и цезий стал первым элементом, который был обнаружен данным способом.

Многоликий цезий

В природе цезий встречается исключительно в виде стабильного изотопа Cs-133. Но современная физика знает 39 искусственно созданных радионуклидов (радиоактивных изотопов).

Напомним, что изотопы - это разновидности атома элемента с различным количеством нейтронов в их ядрах.

Дольше всех (до 2,3 миллиона лет) живет изотоп Cs-135, второй по периоду полураспада - цезий-137. Именно последний является виновником радиационного загрязнения нашей планеты. Период полураспада цезия-137 в секундах - 952066726, что составляет 30,17 года.

Данный изотоп образуется при распаде ядер в ядерном реакторе, а также при испытаниях оружия с ядерными боеголовками.

Нестабильный радионуклид

В результате периода полураспада цезия-137 он проходит стадию бета-распада и превращается в нестабильный барий-137m, а затем в стабильный барий-137. При этом выделяется гамма-излучение.

Именно полный период полураспада цезия-137 равен 30 лет, а до бария-137m он распадается за 2,55 минуты. Суммарная энергия этого процесса равна 1175,63 ± 0,17 кэВ.

Формулы, описывающие период полураспада цезия-137, сложны и являются частью распада урана.

Физические и химические свойства

О физических свойствах изотопа и особенностях его распада мы уже писали. По химическим свойствам данный элемент близок с рубидием и калием.

Все изотопы (в том числе и цезий-137 с периодом полураспада 30,17 года) при попадании в живой организм любым способом прекрасно всасываются.

Главный поставщик биосферного радионуклида

Источником биосферного радиоактивного нуклида цезия-137 с периодом полураспада больше 30 лет является ядерная энергетика.

Статистика неумолима. По данным 2000 года, всеми реакторами атомных электростанций мира в атмосферу выброшено порядка около 22,2 × 10 19 Бк цезия-137, период полураспада которого - более 30 лет.

Загрязняется не только атмосфера. С танкеров и ледоколов с атомными установками, с подводных атомных лодок в год в океан попадает данный радионуклид. Так, по подсчетам специалистов, в течение работы одного реактора подводной лодки в течение одного года в океан попадет порядка 24 х 10 14 Бк. Если учесть время полураспада цезия-137, это становится опасным источником очень длительного загрязнения окружающей среды.

Самые известные выбросы

Прежде чем перейти к воздействию радионуклидного цезия на организм человека, напомним о нескольких крупных катастрофах, сопровождавшихся выбросами этого элемента в биосферу.

Немногие знают, но в 1971 году в районе Иваново (деревня Галкино) были проведены работы по глубинному зондированию коры нашей планеты. Это были подземные ядерные взрывы, после одного из которых из одной скважины вырвался грязевой фонтан. И сегодня в месте этих работ фиксируется излучение в 3 миллирентгена в час, а радионуклиды стронций-90 и цезий-137 все еще выходят на поверхность Земли.

О катастрофе в Чернобыле в 1986 году известно всем. Но не все знают, что тогда в атмосферу поступило около 1850 ПБк радиационных элементов. И 270 ПБк из них - цезий-137.

В 2011 году, когда авария произошла на японской АЭС «Фукусима», 15 ПБк цезия-137 с периодом полураспада, равным 30 годам, поступило в воды Тихого океана.

Что происходит потом

С радиоактивными осадками и отходами цезий-137 попадает в почву, откуда поступает в растения, у которых наблюдается коэффициент его поглощения на уровне 100 %. При этом до 60 % нуклида накапливается в надземных частях растительного организма. При этом в почвах, бедных калием, эффект накопления цезия-137 заметно увеличивается.

Наибольшие коэффициенты накопления этого нуклида отмечены в пресноводных водорослях, лишайниках и растительных организмах арктической зоны. В теле животных этот радионуклид накапливается в мышцах и печени.

Наиболее высокие его концентрации отмечались у северных оленей и водоплавающих птиц арктических побережий.

Аккумулируют цезий и грибы. Особенно маслята, польские грибы, моховики и свинушки на протяжении всего периода полураспада.

Биологические свойства цезия-137

Природный цезий - это один из микроэлементов организма животных. В нашем организме цезий содержится в количестве 0,0002-0,06 мкм в расчете на 1 грамм мягких тканей.

Радионуклид цезия, как уже говорилось, включается в круговорот веществ в биосфере и свободно перемещается по биологическим трофическим цепочкам.

При пероральном попадании в организм человека в желудочно-кишечном тракте происходит 100%-е всасывание этого нуклида. Однако в разных отделах скорость этого процесса разная. Так, через час после поступления в организм в желудке человека всасывается до 7 % цезия-137, в двенадцатиперстной, тощей и подвздошной кишке - до 77 %, в слепой кишке - до 13 %, а в последнем отделе кишечника (поперечно-ободочном) - до 40 %.

Доля цезия-137, который попадает через дыхательные пути, составляет 25 % от количества, поступающего с пищей.

Через кровь - в мышцы

После реабсорбции в кишечнике цезий-137 приблизительно равномерно распределяется в тканях организма.

Последние исследования на свиньях показали, что наибольших концентраций данный нуклид достигает в мышечных тканях.

При изучении северных оленей было установлено, что цезий-137 после однократного введения распределяется следующим образом:

• Мышцы - 100 %.
• Почки - 79 %.
• Сердце - 67 %.
• Легкие - 55 %.
• Печень - 48 %.

Период полувыведения составляет от 5 до 14 суток и осуществляется преимущественно с мочой.

Что происходит в организме человека

Главные пути попадания цезия в организм - через пищеварительный тракт и дыхательные пути. При наружном попадании цезия-137 на неповрежденную кожу проникает внутрь 0,007 %. При попадании внутрь организма 80 % его накапливается в скелетных мышцах.

Выводится элемент через почки и кишечник. В течение месяца выводится до 80 % цезия. В соответствии с данными Международной комиссии по радиологической защите период полувыведения радионуклида составляет семьдесят дней, но скорость зависит от состояния организма, возраста, питания и других факторов.

Радиационные поражения, схожие по симптоматике с лучевой болезнью, развиваются при получении дозы более 2 Гр. Но уже при единицах МБк наблюдаются признаки легкого лучевого поражения в виде диареи, внутренних кровотечений, слабости.

Как уберечься от заражения

Для определения количества цезия-137 в организме человека проводят измерение бета-гамма-радиометрами или счетчиками излучений человека (СИЧ) гамма-излучения от тела или от выделений.

При анализе пиков спектра, которые соответствуют данному радионуклиду, определяют его активность в организме.

Профилактика заражений жидкими или твердыми соединениями цезия-137 заключается в проведении манипуляций исключительно в герметичных боксах. Для предотвращения попадания элемента внутрь используют средства индивидуальной защиты.

При этом стоит помнить, что период полураспада цезия-137 равен 30 годам. Так, в 1987 году в Бразилии (город Гояния) произошла кража детали из установки радиотерапии. В течение 2 недель заражению подверглось порядка 250 человек, четверо из них умерли в течение месяца.

Допустимые нормы и неотложная помощь

Допустимыми поступлениями данного элемента считается 7,4 х 10 2 Бк в течение суток и 13,3 х 10 4 Бк в год. Содержание в воздухе не должно превышать 18 х 10 -3 Бк на 1 кубический метр, а в воде - 5,5 х 10 2 Бк на литр.

При превышении указанных норм необходимо применить меры по ускорению выведения элемента из организма. В первую очередь следует провести мероприятия по дезактивации поверхностей (лица и рук) водой с мылом. При попадании вещества через дыхательные пути - промыть носоглотку физиологическим раствором.

Ускорит выведение элемента применение сорбентов и мочегонных средств с водной нагрузкой.

В тяжелых случаях проводится гемодиализ и назначается специфическая терапия.

Но есть и польза

В химических исследованиях, гаммадефектоскопии, в радиационных технологиях и при проведении различных радиобиологических опытах ученые нашли применение этому антропогенному элементу с излучающими свойствами.

Цезий-137 применяется в контактной и лучевой терапии, в стерилизации медицинского инструментария, пищевых продуктов.

Этот элемент нашел свое применение при изготовлении радиоизотопных источников тока и в уровнемерах сыпучих веществ, где он используется в непрозрачных герметичных емкостях.

История открытия цезия 137

Цезий имеет интересную историю открытия. В 1860г. в лабораторию немецкого ученого Бунзепа врачи прислали воду со шварцвальских источников. Испаривши воду, ученый внес раствор в пламя газовой горелки и стал рассматривать в спектроскоп. Обнаружил, что в пламени появилось новое вещество цвета небесной голубизны. Оно было названо цезием, что в переводе с латинского обозначает «небесно голубой» цезий – один из очень редких элементов, который находится в горных породах, морской воде, небольшая часть его находится в сахарной свекле, зернах какао, чайных листах. Знаком с ним и курильщик: об этом свидетельствует 2 голубые линии в спектре табачного дыма.

Цезий давно изучается учеными. Ученые с индийского института геофизических исследований пришли к выводу, что высокая концентрация в воде может быть приметой магматической активности недров.

Повышенная концентрация радиоактивного изотопа Cs-137 обнаружено в деревьях, которые сохранились в районах Тунгунского взрыва, причем изменения характерные для тех слоев ствола, которые относятся к 1908 г., когда это произошло.

Общая характеристика цезия 137

Изотоп Cs-137 является фактически единственным источником гамма-излучения, применяющимся в агрономических исследованиях для определения плотности и влажности почв, несмотря на то, что имеются и другие источники гамма-излучения. Удобство этого источника усиливается еще и тем, что он имеет 30-летний период полураспада, вследствие чего отпадает необходимость в ежедневной корректировке радиоактивного распада. Относительно низка также стоимость этого изотопа. Радиоактивные изотопы цезия, являющиеся химическими аналогами калия, отличаются высокой биологической подвижностью. При наличии в почвах они интенсивно поступают в растение. Размеры перехода радионуклидов из почвы в растения часто определяют величиной коэффициента накопления (КН) растениями.

Коэффициент накопления представляет собой отношение содержания радионуклида в единице растительной массы (Ср) к содержанию радионуклида в единице массы почвы (Сп):

В таблицу 1 занесены коэффициенты о накоплении радионуклидов в соломе на различных видах почвы.

Таблица 1- Коэффициент накопления радионуклидов в соломе

Так, при поступлении из почвы в растения коэффициент накопления Cs-137 может достигать 2.

Исходя из пяти основных рационов КРС, полученных из кормов, выращенных на основных четырех типах почв (дерново-подзолистые песчаные, супесчаные, суглинистые, и торфяно-болотные) проведены расчеты предельно-допустимого уровня (ПДУ) загрязнения сельскохозяйственных угодий радионуклидами Cs-137 в зависимости от содержания обменного калия в почве (80-500 мг/кг).

ПДУ Cs-137, где в почве содержалось 80 и менее мг/кг калия для дерново-подзолистых песчаных и супесчаных почв составили 0,37-1,09 МБк/м 2 , суглинистых 0,51-1,53 МБк/м 2 ,торфяно-болотистых (калий 250 мг/кг и менее) 0,09-0,14 МБк/м 2 .

Цезий – химический элемент 1 группы периодической системы Д.И.Менделеева. Щелочной металл. Атомная масса 132,91. В природе существует один стабильный изотоп Cs-133. Встречается главным образом в рассеянном состоянии в минералах лепирлите и карполлите. Образует и самостоятельные минералы поллуцит и родицит.

Цезий серебристо-белый металл, мягкий, тягучий. Во всех соединениях одновалентен. Плотность 1,903 г/см 3 (при 20º С), температура плавления

28,5ºС, температура кипения 670ºС. Обладает селективным фотоэлектрическим эффектом. На воздухе моментально воспламеняется с образованием перекиси Сs 2 Оз. Воспламеняется при взаимодействии с галогенами. С серой и фосфором взаимодействует со взрывом, так же протекает взаимодействие его с кислотой и водой. При 300ºС разрушает стекло и кварц, вытесняя кремний. Простые соли цезия (хлориды, сульфаты и др.), хорошо растворимы в воде, двойные и комплексные – плохо. Цезий извлекается из природных минералов вместе с рубидием. В разных почвах действие цезия различно: в глинистых, выщелоченных, обедненных калием он закрепляется прочно, плохо поступает из них в корни растений, в почвах, богатых органикой, хорошо усваивается корневой системой растений (частично этому способствует большая обменная катионная емкость органических почв). Цезий легко передвигается в самих растениях. Накапливается в лишайниках (иногда в 10 раз больше, чем в растениях юга), осоке, хвощах.

Среднее содержание его в растениях примерно 0,022% сухого вещества. В значительных количествах он накапливается в организме беспозвоночных животных – 0,0138% (на сухое вещество), в организме позвоночных его в 4 раза меньше. Цезий поступает в организм животных преимущественно с растительной пищей, легко всасывается в желудочно-кишечном тракте (50-80%) и свободно циркулирует по всему телу. Основная часть его депонируется в мышцах (80%) и костях (около 8%). Причем более активные мышцы поглощают цезий в больших количествах. У лактирующих животных значительная доля цезия переходит в молоко, у кур - в яйца. Выводится из организма с мочой и калом. Жвачные выводят цезий в больших количествах, чем другие животные.

Из пищевых продуктов цезием богаты хлеб, картофель, различная зелень. При парентеральном введении в организм выведение его с мочой и калом значительно увеличивается при обогащении рациона калием, и наоборот, снижение содержания калия в рационе приводит к снижению выведения цезия. О токсическом действии цезия в условиях его непрерывного поступления в организм с рационом данных нет. У разных видов животных уровни накопления различные. Например, в тканях коровы цезия значительно больше, чем в тканях овцы, поскольку масса мягких тканей у коровы примерно в 7 раз больше.

Радиоактивный изотоп Cs-137бета - излучатель. Распадается с испусканием двухкомпонентного бета-спектра. Ев = 511,7 кэВ (94,8%), Ев = 1173,4 кэВ (5,2%). Максимальная энергия 0,52 Мэв, средняя 179 кэВ. Этому изучению сопутствует гамма-излучение, испускаемое дочерним радиоактивным барием, с энергией 661,662 кэВ и рентгеновские лучи с энергией 32-36,5 кэВ. Поскольку цезий при попадании в организм циркулирует по всему телу, дозы облучения всех органов примерно одинаковы, и поэтому возможны генетические и соматические повреждения. Влияние Cs-137 на продолжительность жизни и другие эффекты одинаково при разных путях поступления в организм. При попадании на кожу Cs-137 всасывается по кровеносным сосудам и лимфатическим капиллярам, период полувыведения его из кожи равен одним суткам. Период полувыведения Cs-137 из организма различен у разных видов животных, например, у собак он равен 42 суткам, а у крыс 6. При инкорпорации Cs-137 в организм возможно развитие лейкемии, рака молочной железы и печени, подавление лимфоидного кроветворения, угнетение функции костного мозга, опухоли кожи.

Допустимые уровни активности Cs-137 в открытых водоемах 1,5 10-8 Ки/л (555 Бк/л), воздуха рабочей зоны – 1,4 10 –11 Ки/л (0,52 Бк/л), в атмосферном воздухе – 4,9 10-13 Ки/л (0,02 Бк/л).



← Вернуться